国際研究チームが、古代のアルキメデス・スクリューに着想を得た分子モーターを作製した。わずか数ナノメートルサイズのこの装置は、電流の作用で回転し、電圧の極性を変えると回転方向を変えることができる。
基盤となっているのは、コペンハーゲン大学のミヒャエル・ピッテルコフ教授のチームが合成した螺旋状のヘリセン分子である。これを、イスラエルのワイツマン科学研究所において原子レベルの精度で二つの金電極の間に固定した。
電圧を印加すると、螺旋を通過する電子が角運動量を分子に伝える。ちょうど水流がスクリューを回すのと同じである。回転方向は分子の「ねじ山」によって決まり、電流の極性によって完全に制御される。
これは、電流によって駆動され、二つの金属電極の間に強固に固定され、制御された方向に回転できる分子モーターの初めての実証である。
アウクスブルク大学の研究者たちは量子力学的シミュレーションを行った。その結果、ある回転速度に達すると分子の伝導度が急激に増大し、100倍にまでなることが示された。
実験はオレン・タール教授とアニル・クマール・シン博士の指導の下で行われた。理論面はファビアン・パウリ教授が率いた。
この研究は学術誌Natureに掲載された。今後数年間で分子エレクトロニクスの発展にどのような影響を与えるのだろうか。
この装置はナノマシンの新たな動作原理を切り開く。電流が回転を開始させ、回転が今度は電流を増幅するのである。科学者たちは、分子を伸縮させることで増幅の閾値を調整できると指摘している。
